Способ удаления фосфора из сточной жидкости



Способ удаления фосфора из сточной жидкости
Способ удаления фосфора из сточной жидкости
Y02W10/15 -
Y02W10/15 -

Владельцы патента RU 2654969:

Функ Анна Александровна (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) (RU)
Нагорная Татьяна Вячеславовна (RU)
Белозерова Елизавета Сергеевна (RU)
Гейсаддинов Табриз Ильяз оглы (RU)
Матюшенко Евгений Николаевич (RU)
Амбросова Галина Тарасовна (RU)

Изобретение может быть использовано для очистки городских стоков и стоков предприятий пищевой промышленности, а также животноводческих и птицеводческих комплексов с последующим их сбросом в водоем. Способ включает механическую, биологическую, физико-химическую очистку с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором, из илоуплотнителя-дефосфатизатора в аэротенк. На стадии физико-химической очистки в иловые воды из илоуплотнителя-дефосфатизатора вводят комплекс реагентов, а именно: извести из соотношения Р:Са2+=(1-1,5) и едкого натра в количестве, обеспечивающем повышение рН до 10,5-11. Для ускорения процесса кристаллизации труднорастворимой соли ортофосфорной кислоты подают воздух в количестве 1-2 м2 на 1 м3 сточной жидкости. Способ обеспечивает повышение степени удаления сульфатов и фосфатов, снижение общей жесткости воды, сбрасываемой в водоем, снижение затрат на реагенты, сокращение количества осадка, уменьшение эксплуатационных затрат на вывоз осадка с площадки очистных сооружений. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области очистки фосфорсодержащих сточных вод и может быть использовано для очистки городских стоков и стоков предприятий пищевой промышленности, а также животноводческих и птицеводческих комплексов с последующим их сбросом в водоем.

Известен способ извлечения из сточных вод фосфатов и связанного фосфора (патент РФ №2034795 С1, 1995 г., C02F 1/58) путем их обработки алюмосодержащим коагулянтом и флокулянта. Коагулянт представляет собой стабилизированный щелочью раствор глинозема, полученный путем щелочного растворения боксита или травлением алюминия.

Недостатком этого способа является низкий эффект удаления фосфатов, образование осадка, непригодного для дальнейшего использования в качестве органоминерального удобрения, высокая плата за размещение химического осадка на специализированном полигоне.

Известен также способ очистки сточных вод от фосфатов (Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1981, стр. 297-299), заключающийся в известковании сточной жидкости с повышением рН до 10,5-11, при котором возможно снижение фосфатов до ПДК (0,6 мг/л по РO43-).

Недостатком этого способа является образование большого количества химического осадка, подлежащего вывозу с площадки очистных сооружений канализации, высокие эксплуатационные затраты на его транспортировку к месту размещения. Например, при расходе очищаемой сточной жидкости 100 тыс.м3/сут за сутки дополнительно будет образовываться осадка: 40 т по сухому веществу и 800 м3 в пересчете на влажность 95%.

Наиболее близким по технической сущности и заявляемому изобретению является способ удаления фосфора из сточной жидкости (патент РФ №2276108, 2006 г., C02F 3/30), включающий механическую, биологическую, физико-химическую очистку сточной жидкости с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором, из илоуплотнителя-дефосфатизатора в аэротенк, где происходит восполнение потерянного им в илоуплотнителе-дефосфотизаторе фосфора, а иловая вода из илоуплотнителя-дефосфотизатора, обогащенная РO43-, направляется на стадию физико-химической очистки, затем сбрасывается перед первичными отстойниками для повторной очистки.

Недостатками этого способа являются дополнительные затраты на строительство узла дефосфатирования активного ила, расход большого количества реагента для связывания свободных ион-фосфатов в труднорастворимую соль, образование большого количества химического осадка, высокие затраты на его вывоз и размещение на специализированных полигонах, возможность развития в аэротенках процесса «вспухания» активного ила в случае чрезмерного удаления фосфора из клеток микроорганизмов на стадии дефосфатирования.

Задачами заявляемого изобретения являются:

- снижение концентрации фосфатов в сточной жидкости;

- снижение общих затрат на приобретаемые реагенты;

- снижение эксплуатационных затрат на вывоз с площадки очистных сооружений канализации химического осадка за счет резкого сокращения его объема;

- использование осадка в качестве органоминерального удобрения;

- снижение общей жесткости воды, сбрасываемой в водоем.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом способе удаления фосфатов из сточных вод сточная жидкость проходит механическую, биологическую, физико-химическую очистку с возвратом обедненного фосфором уплотненного активного ила, обедненного фосфором из илоуплотнителя-дефосфотизатора, в аэротенк, согласно изобретению на стадии физико-химической очистки иловой воды из илоуплотнителя-дефосфотизатора производится введение комплекса реагентов, а именно: извести из соотношения Р:Са2+=(1-1,5) и едкого натра в количестве, обеспечивающем повышение рН до 10,5-11, и для ускорения процесса кристаллизации труднорастворимой соли ортофосфорной кислоты подается воздух в количестве 1-2 м3 на 1 м3 сточной жидкости.

Труднорастовримые соли ортофосфорной кислоты щелочно-земельных металлов [Са5ОН(РO4)3 или MgNH4PO4⋅6H2O] образуются только при высоких значениях рН (10,5-11), а высокие значения рН можно обеспечить либо введением большого количества извести, либо введением предлагаемого комплекса, например, СаО+NaOH. Если при использовании извести образуется большое количество осадка за счет инертных частиц, присутствующих в этом реагенте, то ее замена на предлагаемый комплекс СаО+NaOH обеспечивает повышение рН до необходимых значений и резко сокращает объем химического осадка, так как ввод едкого натра не приводит к образованию осадка.

На фиг. 1 представлена общая схема узла физико-химической очистки стоков, предназначенная для снижения фосфатов (РO43-) с 10-20 мг/л до 0,4-0,6 мг/л при их сбросе в водоем.

Схема удаления фосфора из сточной жидкости включает: сточная жидкость (1); первичный отстойник (2); осветленная сточная жидкость (3); аэротенк (4); иловая смесь (5); вторичный отстойник (6); биологически очищенная сточная жидкость (7); илоуплотнитель-дефосфотизатор (8); неуплотненный активный ил (15); смеситель (9); иловая вода, обогащенная ионами РO43-, (18); отстойник физико-химической очистки (10); воздух (11); известь (12); раствор едкого натра NaOH (13); флокулянт (14); питательный субстрат (16); уплотненный активный ил, обедненный ионами РO43-, (17); циркулирующий активный ил (20); избыточный уплотненный активный ил (19); сырой осадок (23); химический осадок (21); иловая вода, обедненная фосфатами, (22).

Способ очистки сточных вод от фосфатов осуществляется следующим образом.

Сточная жидкость (1) с содержанием фосфатов 10-20 мг/л (по РO43-), пройдя механическую очистку, поступает в первичные отстойники (2), где происходит ее осветление. Далее осветленная сточная жидкость (3) подается в аэротенк (4), где она подвергается биологической очистке благодаря бактериям, простейшим и микроскопическим животным, обитающим в активном иле. Для существования активного ила в аэротенк (4) подается воздух (11), после чего иловая смесь (5) направляется во вторичный отстойник (6), где происходит ее разделение на биологически очищенную сточную жидкость (7) и неуплотненный активный ил (15). Биологически очищенная сточная жидкость (7) направляется на дальнейшую очистку или сбрасывается в водоем, а неуплотненный активный ил (15) из вторичных отстойников (6) подается в илоуплотнитель-дефосфатизатор (8). В уплотнителе-дефосфотизатаре (8) благодаря длительному нахождению (5-24 часа) протекают два процесса: уплотнение и дефосфатирование. Процесс дефосфатирования сопровождается выделением из живых клеток бактерий в окружающую среду ион-фосфатов (РО43-). При необходимости осуществляется ввод питательного субстрата (16) в виде кислот карбонового ряда, например уксусной. Также в процессе уплотнения активного ила происходит высвобождение ионов Са2+ и Mg2+ за счет разрушения живых клеток микроорганизмов активного ила и выхода из клеток макроэлементов. Иловая вода, обогащенная ионами РO43-, (18), а также ионами Са2+ и Mg2+, и содержащая небольшое количество частиц активного ила поступает в смеситель (9), куда вводятся воздух (11), известь (12) в сочетании с едким натром (13). Ввод извести необходим для образования труднорастворимых кристаллов ортофосфорной кислоты, а ввод едкого натра требуется для повышения рН до значений 10,5-11; при таких значениях обеспечивается практически 100% связывания свободных ион-фосфатов в труднорастворимые соли кальция или магния. Ввод флокулянта (14), например ВПК-402, Zetag, ПАА, способствует максимальному осаждению кристаллов и частиц активного ила. Перемешивание воздухом (11) необходимо как для смешения реагентов (12, 13) и флокулянта (14) со сточной жидкостью, так и создания благоприятных условий для протекания процессов кристаллизации труднорастовримых солей кальция Са5ОН(РO4)3 или магния MgNH4PO4⋅6H2O. Из смесителя (9) смесь иловой воды, обогащенной ионами РO43- (18), с реагентами (12, 13) и флокулянтом (14) поступает в отстойник физико-химической очистки (10), где происходит осаждение кристаллов и частиц активного ила. Образующийся химический осадок (21) после обезвоживания может использоваться в качестве низкосортного удобрения для выращивания сельскохозяйственных культур или для озеленения в садово-парковом хозяйстве. Иловая вода, обедненная ионами РO43-, (22) сбрасывается перед первичными отстойниками (2) для повторной очистки. Качество иловой воды, обедненной ионами РO43-, (18) до и после физико-химической очистки представлено в таблице 1.

Уплотненный активный ил (17), обедненный ионами РO43-, выгружается из илоуплотнителя-дефосфатизатора (8). Большая его часть, а именно циркулирующий активный ил (20), возвращается в аэротенк (4), где при наличии растворенного кислорода и достаточного количества питательного субстрата, присутствующего в сточной жидкости (3), начинает поглощать фосфор из сточной жидкости, а избыточный уплотненный активный ил (19) направляется на обработку, после которой может использоваться в сельском хозяйстве.

Использование заявляемого способа удаления фосфора из сточной жидкости позволяет добиться высокого эффекта удаления фосфора из сточной жидкости (93-95%), резко снизить эксплуатационные затраты за счет сокращения количества расходуемых реагентов и объема образующегося осадка, а также исключения затрат на размещение осадка на специализированном полигоне, так как образующийся осадок можно использовать в качестве низкосортного органоминерального удобрения. Также повышается качество очищенной сточной жидкости, сбрасываемой в водоем, благодаря снижению жесткости на 20-30%, так как находящиеся в сточной жидкости ионы Са2+ и Mg2+ связываются в труднорастворимую соль со свободными ион-фосфатами (РO43-).

Способ удаления фосфатов из сточной жидкости, включающий механическую, биологическую, физико-химическую очистку с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором, из илоуплотнителя-дефосфатизатора в аэротенк, отличающийся тем, что на стадии физико-химической очистки иловой воды из илоуплотнителя-дефосфатизатора производится введение комплекса реагентов, а именно: извести из соотношения P:Ca2+=(1-1,5) и едкого натра в количестве, обеспечивающем повышение pH до 10,5-11, и для ускорения процесса кристаллизации труднорастворимой соли ортофосфорной кислоты подается воздух в количестве 1-2 м3 на 1 м3 сточной жидкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе очистки сточных вод, содержащих органические, преимущественно белковые, загрязнения, и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод молочных производств.

Изобретение относится способам очистки сточных вод. Описан способ очистки сточных вод, при котором проводят первичное отстаивание сточных вод для осаждения и вывода твердых веществ в зоне денитрификации, преденитрификацию для преобразования нитратов до нитритов и далее до газообразных оксидов и молекулярного азота в зоне денитрификации с периодическим перемешиванием отложившегося осадка, после чего производят доочистку сточных вод в биореакторе, после которого стоки выводят как очищенные воды, способ отличается тем, что дополнительно проводят усреднение и разбавление сточных вод рециркулируемой внутри очистного сооружения водой в зоне усреднения и разбавления с периодическим перемешиванием отложившегося осадка, после чего производят очистку осветленных сточных вод активным илом с периодическим отключением аэрации, в процессе чего производят периодическое насыщение сточных вод кислородом или воздухом в зоне преаэрации, проводя реагентную обработку сточных вод коагулянтом для реагентной дефосфотации и улучшения хлопьеобразования активного ила, после чего производят вторичное отстаивание сточных вод для осаждения и вывода твердых веществ и вынесенного из зоны преаэрации активного ила, после которого первую часть очищаемых вод подают на усреднение и разбавление сточных вод в зону усреднения и разбавления, а вторую часть очищаемых сточных вод подают на стадию очистки сточных вод, иммобилизованным биоценозом, для чего проводят насыщение сточных вод кислородом или воздухом в зоне контрактного биореактора с иммобилизованным биоценозом (биопленками), после чего производят третичное отстаивание сточных вод для осаждения и вывода твердых веществ и открепившейся биомассы в зоне третичного отстаивания, после которого часть выводят как очищенные воды, а часть очищаемых сточных вод подают в зону стабилизатора-регенератора для регенерации и повышения минерализации и более глубокой нитрификации, для чего проводят насыщение сточных вод кислородом или воздухом без добавления внешнего питания, после которого очищаемые сточные воды подают на стадию преденитрификации в зону денитрификации для создания в этой зоне аноксидных условий, необходимых для процесса денитрификации.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве, на предприятиях промышленного и гражданского назначения. Способ включает очистку сточных вод от механических примесей, равномерный вывод обработанных сточных вод для анаэробной, аноксидной и аэробно-аноксидной биологической очистки активным илом, циркуляцию иловой смеси через мембранные модули при одновременном отводе фильтрата через поры мембран, периодическую отмывку внутренней поверхности и пор мембран от частиц активного ила и загрязнений, дополнительную доочистку, сбор, обеззараживание и транспортировку биологически очищенной сточной воды до места ее сброса при постоянном отводе активного ила из биореактора с последующей его дегидратацией в обезвоживающем агрегате.

Изобретения относятся к биологической очистке сточных вод от органических веществ, соединений азота и фосфора и могут быть использованы в системах аэротенк - вторичный отстойник.

Изобретение может быть использовано в производстве галогенированных полимеров. Способ обработки сточных вод, образующихся при получении галогенированных полимеров в водной среде, включает стадию физико-химической обработки по меньшей мере одной части упомянутых сточных вод, при этом одну часть предварительно подвергают очистке с использованием одной физической обработки; стадию заключительной очистки, включающую биохимическую фильтрацию с применением мембранного биореактора по меньшей мере одной части воды, образующейся после физико-химической обработки.

Изобретение относится к очистке воды в непроточных водоемах от нефтепродуктов и тяжелых металлов. Способ очистки непроточных водоемов от тяжелых металлов и нефтепродуктов включает использование сорбента, коагулянта и грубодисперсного минерального вещества.

Изобретение относится к комплексам очистки сточных вод, предназначенным для глубокой физико-химической и биологической (комбинированной) очистки производственных сточных вод от взвешенных веществ, соединений азота, фосфора, поверхностно-активных веществ и других загрязнителей с обеспечением качества очистки до требований, допускающих сброс очищенной воды в водоемы рыбохозяйственного назначения.

Изобретение относится к способу биологической очистки бытовых и близких к ним по составу промышленных сточных вод и может быть использовано в коммунальном хозяйстве отдельно расположенных от жилой застройки объектов канализования.

Изобретение относится к способу удаления органических загрязнений из воды и может быть использовано, например, для обработки попутно добываемой воды из операции извлечения тяжелой нефти с помощью пара.

Изобретение относится к области обработки бытовых сточных вод, а именно к системе безотходной утилизации сточных вод с применением их деминерализации и последующей подачи на впрыск в газотурбинные установки газоперекачивающих агрегатов с целью охлаждения турбин.

Изобретение относится к технике очистки дренажных и сбросных вод от загрязнений и может быть использовано в орошаемом земледелии при создании гидромелиоративных систем с замкнутым циклом водооборота.

Изобретение относится к системе очистки сточных вод, содержащих органические, преимущественно белковые, загрязнения, и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод молочных производств.

Изобретение относится к многофункциональным системам, оборудованию и соответствующим способам переработки фекальных масс и пищевых отходов. Многофункциональная система переработки отходов для выработки электроэнергии и питьевой воды содержит первую ступень узла сушки топлива, включающую в себя первую емкость под давлением, предназначенную для вмещения ила, содержащего воду и твердые вещества, вторую емкость под давлением, примыкающую к первой емкости под давлением и предназначенную для вмещения изолированного от ила высокотемпературного отработавшего пара, который нагревает и частично сушит ил и генерирует первичную иловую воду в паровой фазе и уплотненный ил, вторую ступень узла сушки топлива, включающую в себя третью емкость под давлением, предназначенную для приема уплотненного ила, и четвертую емкость под давлением, примыкающую к третьей внутренней сушильной емкости и предназначенную для приема и вмещения первичной иловой воды в паровой фазе таким образом, что первичная иловая вода в паровой фазе оказывается отделенной от уплотненного ила и нагревает и сушит уплотненный ил, чтобы получить вторичную иловую воду в паровой фазе и высушенный твердый топливный материал, причем по меньшей мере часть первичной иловой воды конденсируется в жидкую фазу, систему водоподготовки, которая получает первичную и вторичную иловую воду либо в паровой, либо в жидкой фазе, или в обеих фазах, причем система водоподготовки имеет конденсатор, очистительное устройство и фильтр, при этом первичная или вторичная иловая вода в паровой фазе конденсируется и первичная или вторичная иловая вода в жидкой фазе очищается и фильтруется для получения питьевой воды, узел топочной камеры, предназначенный для сжигания высушенного твердого топлива, поступающего из второй ступени узла сушки топлива, для выработки пара в котле, и узел генератора с паровым приводом, приводимый в действие поступающим из котла паром и предназначенный для выработки электроэнергии, причем узел генератора с паровым приводом создает высокотемпературный отработавший пар.

Изобретение относится к технике очистки и обеззараживания воды из природных сильно загрязненных источников. Установка очистки и обеззараживания воды содержит фильтр предварительной очистки воды, подключенный входом к источнику исходной воды и выходом к контактной емкости, к которой подключен источник озона, а выходом обработанной озоном воды контактная емкость сообщена с ультрафильтрационным модулем с установленной в нем ультрафильтрационной мембраной, а выходом очищенной воды ультрафильтрационный модуль сообщен с модулем обратного осмоса, при этом контактная емкость снабжена насосом подачи обработанной озоном воды и эжектором, сопло которого подключено к выходу насоса подачи обработанной озоном воды, эжектор подключен к контактной емкости в зоне, ниже заданного уровня воды в контактной емкости, при этом контактная емкость подключена к источнику озона через эжектор, который сообщен с источником озона входом в его камеру смешения, ультрафильтрационный модуль подключен входом к выходу насоса подачи обработанной озоном воды из контактной емкости посредством трубопровода подачи обработанной озоном воды, причем на последнем последовательно по ходу обработанной озоном воды установлены обратный клапан и регулировочный клапан подачи обработанной озоном воды, полость ультрафильтрационного модуля перед ультрафильтрационной мембраной через сбросной кран сообщена с канализацией, а полость после ультрафильтрационной мембраны подключена через второй обратный клапан и регулятор соотношения обессоленной и необессоленной воды к накопительной емкости и через угольный фильтр и перепускной кран к входу насоса подачи очищенной воды, последний выходом подключен к модулю обратного осмоса, который выходом пермеата подключен к накопительной емкости и выходом воды, составляющей от 38 до 42% (объемн.) от поступившей на обратный осмос воды и не прошедшей через мембрану обратного осмоса с концентрированными в ней примесями, сообщен через сбросной кран с канализацией, через третий обратный клапан - с входом в модуль обратного осмоса и через запорный кран - с емкостью реагентов для промывки мембраны обратного осмоса, которая посредством насоса для промывки подключена к входу в модуль обратного осмоса, а ультрафильтрационный модуль выходом очищенной воды подключен к промежуточной накопительной емкости с промывным насосом.
Изобретение относится к очистке производственно-дождевых сточных вод. Установка очистки сточных вод содержит накопительную емкость 1 с вводом сточных вод и средством аэрации потока сточных вод, соединенную с блоком 2 разделения стоков, и перекачивающие насосы 3, 4, 5.

Изобретение относится к интегрированной установке для переработки отходов медицинской лаборатории. Установка содержит, по меньшей мере, контейнер для сбора отходов и загрузочный насос, который переносит отдельные порции отходов в резервуар, таким образом, что установка работает благодаря гравитации прерывистыми циклами.

Изобретение может быть использовано в системах водоподготовки хозяйственно-бытового и производственного назначения, преимущественно для получения качественной питьевой воды из природных северных источников.

Изобретение относится к области очистных сооружений, а именно к станциям очистки производственно-дождевых сточных вод для переработки дождевых, талых, сточных вод и вод производственного характера.

Изобретение относится к устройству и способу получения обогащенной водородом воды и может быть использовано в медицинском оборудовании для оздоровительно-лечебных процедур и в хозяйственно бытовой деятельности.

Изобретение может быть использовано в водоочистке. Станция очистки сточных вод включает три функциональных блока: предварительной очистки, коагуляции-флотации, доочистки и обеззараживания.

Изобретение относится к многофункциональным системам, оборудованию и соответствующим способам переработки фекальных масс и пищевых отходов. Многофункциональная система переработки отходов для выработки электроэнергии и питьевой воды содержит первую ступень узла сушки топлива, включающую в себя первую емкость под давлением, предназначенную для вмещения ила, содержащего воду и твердые вещества, вторую емкость под давлением, примыкающую к первой емкости под давлением и предназначенную для вмещения изолированного от ила высокотемпературного отработавшего пара, который нагревает и частично сушит ил и генерирует первичную иловую воду в паровой фазе и уплотненный ил, вторую ступень узла сушки топлива, включающую в себя третью емкость под давлением, предназначенную для приема уплотненного ила, и четвертую емкость под давлением, примыкающую к третьей внутренней сушильной емкости и предназначенную для приема и вмещения первичной иловой воды в паровой фазе таким образом, что первичная иловая вода в паровой фазе оказывается отделенной от уплотненного ила и нагревает и сушит уплотненный ил, чтобы получить вторичную иловую воду в паровой фазе и высушенный твердый топливный материал, причем по меньшей мере часть первичной иловой воды конденсируется в жидкую фазу, систему водоподготовки, которая получает первичную и вторичную иловую воду либо в паровой, либо в жидкой фазе, или в обеих фазах, причем система водоподготовки имеет конденсатор, очистительное устройство и фильтр, при этом первичная или вторичная иловая вода в паровой фазе конденсируется и первичная или вторичная иловая вода в жидкой фазе очищается и фильтруется для получения питьевой воды, узел топочной камеры, предназначенный для сжигания высушенного твердого топлива, поступающего из второй ступени узла сушки топлива, для выработки пара в котле, и узел генератора с паровым приводом, приводимый в действие поступающим из котла паром и предназначенный для выработки электроэнергии, причем узел генератора с паровым приводом создает высокотемпературный отработавший пар.

Изобретение может быть использовано для очистки городских стоков и стоков предприятий пищевой промышленности, а также животноводческих и птицеводческих комплексов с последующим их сбросом в водоем. Способ включает механическую, биологическую, физико-химическую очистку с возвратом уплотненного активного ила, обедненного фосфором, из илоуплотнителя-дефосфатизатора в аэротенк. На стадии физико-химической очистки в иловые воды из илоуплотнителя-дефосфатизатора вводят комплекс реагентов, а именно: извести из соотношения Р:Са2+ и едкого натра в количестве, обеспечивающем повышение рН до 10,5-11. Для ускорения процесса кристаллизации труднорастворимой соли ортофосфорной кислоты подают воздух в количестве 1-2 м2 на 1 м3 сточной жидкости. Способ обеспечивает повышение степени удаления сульфатов и фосфатов, снижение общей жесткости воды, сбрасываемой в водоем, снижение затрат на реагенты, сокращение количества осадка, уменьшение эксплуатационных затрат на вывоз осадка с площадки очистных сооружений. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Наверх